设 X 与 Y 是两个相互独立的随机变量,X 在 (-1, 1) 上服从均匀分布,Y 服从参数 lambda=3 的指数分布,则 X 与 Y 的联合概率密度为()。 A. f(x, y)= } (1)/(2), & 0 < x < 1, 0 < y < 1 0, & (其他) B. f(x, y)= } 1.5e^-3y, & -1 < x < 1, y > 0 0, & (其他) C. f(x, y)= } 1.5e^-5x, & 0 < x < 1, y > 0 0, & (其他) D. f(x, y)= } 0.5e^-y, & -1 < x < 1, y > 0 0, & (其他)
设 $X$ 与 $Y$ 是两个相互独立的随机变量,$X$ 在 $(-1, 1)$ 上服从均匀分布,$Y$ 服从参数 $\lambda=3$ 的指数分布,则 $X$ 与 $Y$ 的联合概率密度为()。
- A. $f(x, y)= \begin{cases} \frac{1}{2}, & 0 < x < 1, 0 < y < 1 \\ 0, & \text{其他} \end{cases}$
- B. $f(x, y)= \begin{cases} 1.5e^{-3y}, & -1 < x < 1, y > 0 \\ 0, & \text{其他} \end{cases}$
- C. $f(x, y)= \begin{cases} 1.5e^{-5x}, & 0 < x < 1, y > 0 \\ 0, & \text{其他} \end{cases}$
- D. $f(x, y)= \begin{cases} 0.5e^{-y}, & -1 < x < 1, y > 0 \\ 0, & \text{其他} \end{cases}$
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查独立随机变量的联合概率密度的求解方法,涉及均匀分布和指数分布的概率密度函数形式。
解题核心思路:
- 独立变量的联合密度是各自边缘密度的乘积。
- 分别求出$X$和$Y$的边缘密度函数,再相乘得到联合密度。
- 注意变量的定义域范围是否匹配题目条件。
破题关键点:
- 均匀分布的密度函数在区间内为常数$\frac{1}{区间长度}$,区间外为0。
- 指数分布的密度函数形式为$\lambda e^{-\lambda y}$($y>0$)。
- 联合密度的定义域需同时满足$X$和$Y$的定义域。
步骤1:求$X$的边缘密度
$X$在$(-1,1)$上服从均匀分布,区间长度为$1 - (-1) = 2$,因此:
$f_X(x) =
\begin{cases} \frac{1}{2}, & -1 < x < 1, \\0, & \text{其他}.\end{cases}$
步骤2:求$Y$的边缘密度
$Y$服从参数$\lambda=3$的指数分布,其密度函数为:
$f_Y(y) =
\begin{cases} 3e^{-3y}, & y > 0, \\0, & \text{其他}.\end{cases}$
步骤3:求联合密度
由于$X$与$Y$独立,联合密度为两者的乘积:
$f(x, y) = f_X(x) \cdot f_Y(y) =
\begin{cases} \frac{1}{2} \cdot 3e^{-3y} = \frac{3}{2}e^{-3y}, & -1 < x < 1 \ \text{且} \ y > 0, \\0, & \text{其他}.\end{cases}$
步骤4:匹配选项
选项B的表达式为:
$f(x, y)=
\begin{cases} 1.5e^{-3y}, & -1 < x < 1, \ y > 0, \\0, & \text{其他}.\end{cases}$
其中$\frac{3}{2}=1.5$,与计算结果一致,因此正确答案为B。